片內(nèi)云架構及應用實例研究.pdf

1、面向服務的體系結構SOA是影響中國IT系統(tǒng)構建的主流思想之一，也是云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要支持技術之一。將SOA的三層模型:需求層、服務層、應用層，通過片內(nèi)只寫總線映射到FPGA芯片上，搭建片內(nèi)云框架，通過流程引擎和運算資源去組織實現(xiàn)功能集成電路，使其語義流程與語法元素均可重構，從而建立片內(nèi)云應用系統(tǒng)架構。
　　本文以遺傳算法為應用實例，提出了3種片內(nèi)云架構實現(xiàn)方案:①單通道SCA片內(nèi)云:將遺傳算法的適應度值計算、選擇

2、、交叉、變異等遺傳運算封裝為原子構件AC;定序器內(nèi)部署兩個數(shù)據(jù)存儲器分別存放父代、子代個體，從父代存儲器隨機選取個體，并封裝為消息發(fā)送給AC; AC接收到消息，進行遺傳運算處理，得到子代個體，將其封裝為消息，在返回給定序器;兩個AC與定序器通過統(tǒng)一節(jié)點接口掛接在具有1個獨占主節(jié)點的片內(nèi)只寫總線上，完成系統(tǒng)搭建。經(jīng)仿真驗證，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸時間遠大于AC運算時間，導致AC處理兩個任務之間空閑周期過多，還可容納更多運算資源。②多通道MCA片內(nèi)云

3、:將①中片內(nèi)只寫總線的獨占主節(jié)點BoW重復部署4次，每個主節(jié)點BoW部署兩個AC，定序器同時向4個主節(jié)點BoW發(fā)送消息，4個主節(jié)點BoW部署的AC同時接收到消息，并行運算，實現(xiàn)高度并行的遺傳算法。經(jīng)仿真驗證，MCA片內(nèi)云方案可確保系統(tǒng)實現(xiàn)滿負荷的并行處理，但重復部署主節(jié)點BoW，導致系統(tǒng)通訊量過大，定序器負載過重。③有記憶MA片內(nèi)云:為減少系統(tǒng)通訊量與定序器負載，將父代子代存儲器的讀寫控制操作和隨機選取個體操作均加載到AC中，加大AC的

4、運算時間，減少總線通信量。定序器負責將AC返回的子代個體重新封裝為共享消息，再發(fā)送給AC。AC將共享消息中的子代個體保留到子代存儲器內(nèi)，待相關遺傳運算使用。MA片內(nèi)云中部署4個AC，每個AC均有保留子代個體的記憶結構且并行處理?；贛A片內(nèi)云設計MA-EBoW片內(nèi)云，經(jīng)仿真驗證，MA-EBoW片內(nèi)云遺傳進化一代所用時鐘數(shù)最少，運行時間最短，遺傳速率最高，資源占用較少。
　　在Xilinx XV5VLX110T-1FF1136 FP